探究無人機攝影測量在工程建設中的應用

歐衛(wèi)祖

（東莞市虎門鎮(zhèn)水務工程運營中心，廣東 東莞 523000）

1.引言

在當今社會不斷發(fā)展的過程中，工程建設越來越受到重視，很多工程項目都開始向智能化方向發(fā)展，這對提高我國綜合能力具有有較大意義。將無人機的應用到工程建設中，它這不僅僅能夠代替操作人員完成相關(guān)的工作，其視角更加廣闊，而且收集獲得的數(shù)據(jù)也更加全面與精準。因此，無人機攝影測量因其便利性與快捷性在工程建設中的應用越來越重要。相關(guān)人員若想真正發(fā)揮無人機的優(yōu)勢，則必須掌握無人機技術(shù)的使用要點，從而才能實現(xiàn)其的最優(yōu)化效果。

2.無人機攝影測量概述

無人機攝影測量通過合理使用無人機航空攝影測量技術(shù)，可以進行多方位、全角度的影響信息搜集?；跀z影測量原理，常見的有雙拼、三拼、五拼等多種，但目前最常見的還是五拼相機，這樣既克服了雙拼等其他形式相機擺動致使數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或飛機平臺不穩(wěn)定等因素，又符合人類前后左右這多方位邏輯性，便于后期內(nèi)業(yè)人員數(shù)據(jù)處理。

在無人機航空攝影測量系統(tǒng)運行中是環(huán)環(huán)相扣的，任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生故障，都會影響最終的效果，如圖1，所示無人機攝影數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。簡單來說就是無人機通過獨特的空中航拍優(yōu)勢，和靈活輕便的飛行方式，可以為測繪中心搜集寶貴的數(shù)據(jù)。當然，該項技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯，大大降低了人工成本的投入，不僅保障了人員的安全，可以能力水平遠超單純?nèi)斯づ臄z的效果。

2.1 無人機攝影測量工藝流程。無人機航拍測量需要數(shù)據(jù)采集分析、航線設計、機載飛控檢查、航拍飛行、質(zhì)量檢查等步驟。根據(jù)測量區(qū)域范圍、結(jié)果要求的精度、現(xiàn)有的數(shù)據(jù)、地面分辨率等航拍參數(shù)，設計航拍路線。在航拍飛行前，通過實地偵察來選擇起降地點，提前收集好航飛的天氣數(shù)據(jù)，確保在空曠視野開闊的旱地、平底、無風或者微風、太陽的曝光率最好的的情況下起飛。實施航攝前，對無人機及其系統(tǒng)進行全面檢查。在航攝過程中，也需要對無人機航飛的狀態(tài)進行全程監(jiān)控，確保無人機在航測的過程當中安全的完成任務。最后，航測完成后，對獲取后的圖像及靜態(tài)數(shù)據(jù)進行檢查，滿足航測要求的整理保存，反之調(diào)整后重新補飛。如圖2 所示，無人機攝影數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

圖2 無人機攝影數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

2.2 無人機攝影測量優(yōu)勢

（1）無人機攝影測量可以同時獲得多個角度和不同觀測點的數(shù)據(jù)，對地物的真實情況作了準確的反饋，補足了傳統(tǒng)測繪正射影像的局限，更加符合市場的需求。（2）無人機攝影測量可以把人力從野外工作中解放出來，減少外業(yè)工作量的同時也解決了傳統(tǒng)測量因地理環(huán)境惡劣導致測量人員無法到達某些地方而獲取不了某些地物數(shù)據(jù)，野外作業(yè)人員的人身安全得到了更好的保障，而傾斜攝影測量獲得的數(shù)據(jù)精度高，滿足客戶需求的同時降低了成本，操作簡捷方便，對客戶和施測單位來說是雙贏的優(yōu)勢。（3）無人機攝影測量所得到的數(shù)據(jù)可以直接轉(zhuǎn)換應用于相關(guān)的測量工作中，拓寬了該技術(shù)的使用范圍。（4）能夠極大的減少氣候環(huán)境等因素對外業(yè)測量工作的影響，降低工作強度，提高了工作效率。（5）無人機攝影測量可以獲得大量的地理信息數(shù)據(jù)，在專業(yè)的地理信息系統(tǒng)軟件中處理后，為突發(fā)事件采取有效措施提供最及時精準有效的數(shù)據(jù)支持。

3.無人機攝影測量在工程建設中的應用

3.1 三維建模。不同的技術(shù)類型在實際應用當中能夠產(chǎn)生不同的效果，無人機攝影測量需要獲取多視影像數(shù)據(jù)，之后通過數(shù)據(jù)處理對工程施工進行實際分析。關(guān)鍵技術(shù)的利用對于工程建設尤為重要，技術(shù)人員可以對密集匹配技術(shù)、聯(lián)合平差技術(shù)及影像糾正技術(shù)等進行利用，使其能夠產(chǎn)生不同的效果。技術(shù)人員在利用無人機攝影測量時，還需要做好測量數(shù)據(jù)的處理工作，提高工程建設的準確性。如圖3 所示，無人機攝影測量數(shù)據(jù)處理流程。技術(shù)人員要按照有關(guān)的流程完成工作任務，保證測量技術(shù)實施的有效性。

圖3 無人機攝影測量數(shù)據(jù)處理流程

三維建模對于工程施工來說尤為重要，很多工程項目在實際施工當中沒有具體的模型作為支撐，導致施工技術(shù)的應用缺乏依據(jù)。無人機攝影測量技術(shù)可以通過不同的視角采集及呈現(xiàn)影響，技術(shù)人員主要需要以垂直及傾斜視角為主，反映地物的真實情況，在獲取相關(guān)的信息之后，對建筑物的頂面及側(cè)視的高分辨率紋理進行采集。當技術(shù)人員需要利用有關(guān)的施工信息時，就可以借助測量技術(shù)獲取紋理信息，還能夠保證信息的高精度。但是，工程建設容易受到較多因素的影響，在沒有考慮綜合影響因素的情況下，非常容易產(chǎn)生施工變更，最后會以索賠的形式呈現(xiàn)出來，損害企業(yè)的經(jīng)濟效益。在三維建模當中，無人機傾斜攝影測量技術(shù)就可以通過先進的定位、融合及建模等形式生成三維模型，讓技術(shù)人員提前了解與工程施工相關(guān)的信息及數(shù)據(jù)，在發(fā)現(xiàn)問題時及時處理，防止產(chǎn)生變更。

3.2 工程測繪。隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的工程實踐者結(jié)合工程實際利用新技術(shù)手段來推動工程領(lǐng)域的發(fā)展，使得工程測繪技術(shù)在實際生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)采集的手段不斷多樣化。在工程建設項目中，工程測繪具備十分重要的作用，工程測繪不僅是整個工程開展的重要前提，其精準性也直接影響到后期工程的有效性。

無人機測繪原理與傳統(tǒng)人工測繪相比，無人機測繪更加符合工程建設的實際發(fā)展需求，無人機測繪主要有攝像頭，飛行機身等部件組成。攝影測量技術(shù)可以快速建立實景三維模型，為精細查勘、宣傳展示、規(guī)劃設計、工程數(shù)字化建設、檢查驗收等提供資料，也可進行工程出圖(如地形圖、專題圖)和工程量測(如立面測量、地形圖測繪、檢測等)等應用拓展，在這種測繪工程建設當中，都能夠體現(xiàn)較大的作用。技術(shù)人員在地面即可通過遙感設備，與計算機系統(tǒng)對機身進行控制，進而在特定的區(qū)域進行飛行將地形圖數(shù)據(jù)，記錄后，通過繪圖軟件即可分析得出測繪圖形減少了人為工作時間與工作量。

3.3 工程建設施工。工程建設施工最主要是保證工程的穩(wěn)定性與安全性，雖然在這個領(lǐng)域有很多可用的技術(shù)，但是無人機攝影測量技術(shù)也能夠發(fā)揮相應的作用。在實施具體的技術(shù)形式時，可以建立工程三維環(huán)境，獲取有關(guān)的信息，以此作為依據(jù)。還能夠?qū)こ绦畔⑦M行分析，利用無人機攝影測量技術(shù)呈現(xiàn)實景狀態(tài)。技術(shù)人員可以在分析對比當中選擇最恰當?shù)氖┕し桨福瑢こ添椖拷ㄔO施工中可能產(chǎn)生的問題進行預測，提出有關(guān)的預案加強建設效用。

3.4 航空攝影測量技術(shù)建模。無人機航空攝影建模的應用主要是在估算建筑物輪廓的基礎上通過拍攝圖片或影像數(shù)據(jù)開展人工建模。雖然無人機攝影測量技術(shù)整體能夠體現(xiàn)較大的精度，但是在這個領(lǐng)域當中的應用還是存在一定的精度差異，甚至其紋理與實際獲取的內(nèi)容存在一定的偏差。在制作相關(guān)的數(shù)據(jù)時，需要經(jīng)歷較長的周期，會導致數(shù)據(jù)時效性降低，難以滿足用戶的需求。在開展航空傾斜攝影測量技術(shù)建模時，就需要不斷完善，相關(guān)技術(shù)人員要規(guī)范數(shù)據(jù)的生成流程，切實反映建筑物的外觀和位置等特性。

4.總結(jié)

當前，新技術(shù)的發(fā)展為各領(lǐng)域帶來了不同程度的便利，其中無人機的出現(xiàn)，也使得測量工作的難度大大降低。無人機攝影測量技術(shù)在較多領(lǐng)域的工程建設中得到一定的應用，但我國的無人機技術(shù)相對于國外的技術(shù)來說還是不夠成熟，因此需要相關(guān)技術(shù)人員提高自身的綜合水平，掌握關(guān)鍵技術(shù)并加強技術(shù)應用的規(guī)范性，從而促進無人機攝影測量技術(shù)在工程建設中的應用。